【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可再生能源和微小型发电，涉及一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器及其工作方法。
技术介绍
1、随着电子设备的小型化和物联网(iot)技术的迅速发展，对于能量采集技术的需求日益增长。电磁式俘能器作为一种能量采集技术，其核心原理是利用电磁感应定律，通过外部电磁场的变化来产生电流，从而为小型电子设备提供能量。在现代通信、医疗监测、环境监测和智能传感器等领域，电磁式俘能器展现出巨大的潜力。例如，在远程传感器网络中，传统的电池供电方式存在更换困难、维护成本高等问题，而电磁式俘能器可以有效地从周围环境中收集能量，延长设备的使用寿命，减少维护成本。
2、然而，现有的电磁式俘能器在能量转换效率、稳定性以及适应性方面仍存在诸多挑战。例如在将振动或直线往返运动转化为单向高速旋转时，通常采用的棘轮、棘抓或者齿轮齿条等机构，这些机构都不能完全利用振动的能量。例如，申请号为：cn202110552096.2的专利申请，公开了一种将振动和摆动转换为单向转动的运动转换机构及方法，将振动通过振动能量输入单元转换成转动输出单元的旋转运动进行能量输出。但是，由于转子内部设有齿状内壁，齿状内壁与拨片配合只能保证转子单方向旋转，每次震动有一个震动方向的能量无法利用，能量转化效率低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器及其工作方法，以解决现有俘能器能量转化效率低的技术问题，本专利技术能将单一振动或往复运动的激励转化为高速旋转，能有效利用拉绳和放松产生
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，包括左端盖和右端盖，左端盖和右端盖固定连接；
4、左端盖和右端盖之间平行布置有传动轴、输入轴和输出轴，输入轴上环绕有非弹性柔绳和弹性绳，非弹性柔绳和弹性绳在输入轴上的环绕方向相反；
5、输入轴上设有输入齿轮，传动轴上设有传动齿轮，传动齿轮与输入齿轮啮合，传动齿轮与输入齿轮能够通过离合传动结构连接输出轴，当传动轴正向转动时，输入齿轮通过离合传动结构连接输出轴，传动齿轮与离合传动结构分离，当传动轴逆向转动时，传动齿轮通过离合传动结构连接输出轴，输入齿轮与离合传动结构分离；
6、输出轴连接电磁发电机。
7、进一步的，输出轴上设有第一输出齿轮和第二输出齿轮；
8、所述离合传动结构包括第一滑动轴和第二滑动轴，左端盖和右端盖上均开设有第一滑动轴圆弧状限位部和第二滑动轴圆弧状限位部，第一滑动轴的两端分别穿置于两个第一滑动轴圆弧状限位部内，第二滑动轴的两端分别置于两个第二滑动轴圆弧状限位部内；
9、第一滑动轴上设有第一滑动齿轮，第一滑动齿轮与输入齿轮啮合；
10、第二滑动轴上设有第二滑动齿轮，第二滑动齿轮与传动齿轮啮合；
11、当输入齿轮正向转动时，传动齿轮逆向转动，输入齿轮通过第一滑动齿轮带动第一滑动轴转动，第一滑动轴在第一滑动轴圆弧状限位部内逆向滑动直至第一滑动齿轮与第一输出齿轮啮合，传动齿轮通过第二滑动齿轮带动第二滑动轴转动，第二滑动轴在第二滑动轴圆弧状限位部内正向滑动，第二滑动齿轮与第二输出齿轮分离；
12、当输入齿轮逆向转动时，传动齿轮正转，输入齿轮通过第一滑动齿轮带动第一滑动轴转动，第一滑动轴在第一滑动轴圆弧状限位部内正向滑动，第一滑动齿轮与第一输出齿轮分离，传动齿轮通过第二滑动齿轮带动第二滑动轴转动，第二滑动轴在第二滑动轴圆弧状限位部内逆向滑动直至第二滑动齿轮与第二输出齿轮啮合。
13、进一步的，第一滑动轴圆弧状限位部包括滑动轴第一安装孔和滑动轴第三安装孔，滑动轴第一安装孔开设在左端盖上，滑动轴第三安装孔开设在右端盖上。
14、进一步的，第二滑动轴圆弧状限位部包括滑动轴第二安装孔和滑动轴第四安装孔，滑动轴第二安装孔开设在左端盖上，滑动轴第四安装孔开设在右端盖上。
15、进一步的，第一滑动轴和第二滑动轴均与传动轴平行布置。
16、进一步的，第一滑动齿轮与第二滑动齿轮结构相同，第一滑动齿轮与第二滑动齿轮均包括大齿轮与小齿轮；
17、第一滑动齿轮的小齿轮与输入齿轮啮合，第一滑动齿轮的大齿轮能够与第一输出齿轮啮合；
18、第二滑动齿轮的小齿轮与传动齿轮啮合，第二滑动齿轮的大齿轮能够与第二输出齿轮啮合。
19、进一步的，传动轴、输入轴和输出轴均穿设在左端盖和右端盖上。
20、进一步的，电磁发电机包括定子和转子，转子连接输出轴，转子位于定子的内部。
21、基于上述结构，本专利技术还公开了一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器的工作方法，包括以下步骤：
22、当非弹性柔绳被拉紧时，非弹性柔绳带动传动轴转动，弹性绳拉伸并缠绕在传动轴上；
23、当非弹性柔绳放松时，弹性绳收缩并带动传动轴转动，非弹性柔绳缠绕在传动轴上；
24、当传动轴正向转动时，传动轴带动输入齿轮正向转动，输入齿轮通过离合传动结构连接输出轴，输入齿轮带动传动齿轮逆向转动，传动齿轮与离合传动结构分离；
25、当传动轴逆向转动时，传动轴带动输入齿轮逆向转动，输入齿轮与离合传动结构分离，输入齿轮带动传动齿轮正向转动，传动齿轮通过离合传动结构连接输出轴；
26、输出轴带动电磁发电机发电。
27、进一步的，离合传动结构工作工程具体如下：
28、当输入齿轮正向转动时，传动齿轮逆向转动，输入齿轮通过第一滑动齿轮带动第一滑动轴转动，第一滑动轴受压在滑动轴第一安装孔和滑动轴第三安装孔内逆向滑动，直至第一滑动齿轮与第一输出齿轮啮合，传动齿轮通过第二滑动齿轮带动第二滑动轴转动，第二滑动轴受压在滑动轴第二安装孔和滑动轴第四安装孔内正向滑动，第二滑动齿轮与第二输出齿轮分离；
29、当输入齿轮逆向转动时，传动齿轮正转，输入齿轮通过第一滑动齿轮带动第一滑动轴转动，第一滑动轴受压在滑动轴第一安装孔和滑动轴第三安装孔内正向滑动，第一滑动齿轮与第一输出齿轮分离，传动齿轮通过第二滑动齿轮带动第二滑动轴转动，第二滑动轴受压在滑动轴第二安装孔和滑动轴第四安装孔内逆向滑动直至第二滑动齿轮与第二输出齿轮啮合。
30、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
31、1、本专利技术左端盖和右端盖为传动轴、输入轴和输出轴的安装支撑部件。输入轴上环绕有非弹性柔绳和弹性绳，非弹性柔绳和弹性绳在输入轴上的环绕方向相反，当非弹性柔绳被拉紧时，非弹性柔绳带动传动轴转动，弹性绳拉伸并缠绕在传动轴上，当非弹性柔绳放松时，弹性绳收缩并带动传动轴转动，非弹性柔绳缠绕在传动轴上，实现将单一振动或往复运动的激励转化传动轴的正向转动或逆向转动。通过离合传动结构的设置，实现了输入轴正向转动和逆向转动的解耦转动，并最终传递至输出轴，输出轴连接电磁发电机，通过输出轴带动电磁发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，包括左端盖(1)和右端盖(9)，左端盖(1)和右端盖(9)固定连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述输出轴(7)上设有第一输出齿轮(6-1)和第二输出齿轮(6-2)；
3.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第一滑动轴圆弧状限位部(22)包括滑动轴第一安装孔(1-6)和滑动轴第三安装孔(9-10)，滑动轴第一安装孔(1-6)开设在左端盖(1)上，滑动轴第三安装孔(9-10)开设在右端盖(9)上。
4.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第二滑动轴圆弧状限位部(23)包括滑动轴第二安装孔(1-11)和滑动轴第四安装孔(9-15)，滑动轴第二安装孔(1-11)开设在左端盖(1)上，滑动轴第四安装孔(9-15)开设在右端盖(9)上。
5.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第一滑动轴(5-1)和第二滑动轴(5-2)均
6.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第一滑动齿轮(8-1)与第二滑动齿轮(8-2)结构相同，第一滑动齿轮(8-1)与第二滑动齿轮(8-2)均包括大齿轮与小齿轮；
7.根据权利要求1所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述传动轴(16)、输入轴(17)和输出轴(7)均穿设在左端盖(1)和右端盖(9)上。
8.根据权利要求1所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述电磁发电机包括定子(10)和转子(13)，转子(13)连接输出轴(7)，转子(13)位于定子(10)的内部。
9.一种根据权利要求1至8任一所述的基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器的工作方法，其特征在于，所述离合传动结构(21)工作工程具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，包括左端盖(1)和右端盖(9)，左端盖(1)和右端盖(9)固定连接；
2.根据权利要求1所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述输出轴(7)上设有第一输出齿轮(6-1)和第二输出齿轮(6-2)；
3.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第一滑动轴圆弧状限位部(22)包括滑动轴第一安装孔(1-6)和滑动轴第三安装孔(9-10)，滑动轴第一安装孔(1-6)开设在左端盖(1)上，滑动轴第三安装孔(9-10)开设在右端盖(9)上。
4.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在于，所述第二滑动轴圆弧状限位部(23)包括滑动轴第二安装孔(1-11)和滑动轴第四安装孔(9-15)，滑动轴第二安装孔(1-11)开设在左端盖(1)上，滑动轴第四安装孔(9-15)开设在右端盖(9)上。
5.根据权利要求2所述的一种基于双向激励滑动齿轮的电磁式俘能器，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱朝飞，徐磊磊，高辉，史鹏涛，刘庆立，高羡明，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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